Page 123 - 2025年第56卷第7期

图 ６ 不同空化数条件下非定常空化演化过程对比（温度 Ｔ ＝ ５０℃）

图 ７对比了两种空化数（ σ ＝ １．７１２、１．１２６）条件下文丘里管渐扩段壁面气相体积分布。空化过程
中，水流经过文丘里管喉部之后，最大气相体积分数快速增加，在渐扩段 ２～３ｍｍ区域达到峰值，随
后随着流场压力的恢复，空化腔体尾部空泡逐渐溃灭，腔体最终闭合。相同流体温度下，减小空化数
σ ，促进了低压区液体的相变，空腔内最大气相体积分数增大，同时空腔闭合位置更靠后。相同空化
数下，在 ５０℃之前，随着温度升高，腔体内最大气相体积分数增大，且空腔长度随之增大，尾部闭
合位置延后。在 ５０℃之后，由于热力学效应对空化的抑制作用，空腔发展受到抑制，闭合位置提前。

图 ７ 不同空化数条件下文丘里管渐扩段壁面气相体积分布

３．２ 云空化脱落与振荡频率分析 如图 ８所示，０时刻回射流出现（见蓝色圆圈），此时腔体仍附着在
壁面上，并呈现清晰的流线形状。当自由射流靠近腔体末端并重新附着在表面时，冲击壁面的流动分
为两个：其一继续向下游移动，另一向上游流动形成回射流。在（ ０．３～０．５）ｔ，回射流至腔体前缘，并不
０
断影响气液交界面。腔体前缘部分被剪切（见蓝色箭头），而腔体继续沿着壁面发展，并与回射流相互作
用，从而形成特定方向的挤压效应（见红色箭头），腔体尾部被卷起，并从固体表面和腔体前缘分离。
与此同时，剩余附着于壁面的腔体继续发展。在尾部封闭处形成典型的马蹄形涡旋结构，并通过
细小的射流（约在 ０．４ｔ时刻）与分离的蒸汽云雾相连。与脱落后的云状空化相比，该马蹄形云结构持续
０
时间较长（约为 ０．４ｔ），原因是缺乏来自后方云状空化的强涡度和射流的影响 ［１２ － １３］ 。从 ０．６ｔ到 ０．９ｔ，分
０
０
０
离的云状空化被主流体拉长，并在附着区域尾部完全断裂。分离后，涡旋继续旋转，向下游流动直至
完全消失。在 １．０ｔ时，剩余的新腔体重新生长，直到下一次重新形成回射流。
０
由于黏性壁剪切应力作用，回射流内部存在耗散，Ｐｅｌｚ等 ［１４］ 提出回射流最大长度计算方法：
ｈ ｒｅｆ
ξ ＝ （２）
ｃ
ｆ
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